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JP5090318B2 - Receive module - Google Patents
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Description

本発明は、光通信用の受信モジュール、特に異なる信号速度の光信号を受信可能な小型の受信モジュールに関する。   The present invention relates to a receiving module for optical communication, and more particularly to a small receiving module capable of receiving optical signals having different signal speeds.

近年、インターネットのブロードバンド化や動画の高精細化などの技術の発展に伴い、大容量の光通信システムが様々なネットワークに導入されてきている。このような光通信システムにおいては、用途や適用されるネットワークにより光信号の信号速度は異なり、信号速度は今後さらに多様化して行く傾向にある。   In recent years, large-capacity optical communication systems have been introduced into various networks with the development of technologies such as broadbanding of the Internet and high definition of moving images. In such an optical communication system, the signal speed of the optical signal differs depending on the application and the applied network, and the signal speed tends to be further diversified in the future.

そこで、信号速度の異なる光信号が混在するネットワークにおいて、その異なる信号速度の光信号を一つのモジュールで受信することが可能なマルチレート光受信技術が、今後の多様化する光通信システム及びそのネットワークを実現すための重要な基盤技術として期待されている。   Therefore, in a network in which optical signals having different signal speeds are mixed, a multi-rate optical reception technology capable of receiving optical signals having different signal speeds by one module is expected to be used in the future in an optical communication system and its network. It is expected as an important fundamental technology for realizing

従来、マルチレート光受信技術としては受信する光信号の信号速度に応じた所望の動作ができるように、信号速度切替え端子を有する構成が用いられていた(例えば、下記特許文献1や下記非特許文献1)。
図6は、従来の受信モジュールを示した模式図である。
図6に示すように、従来の受信モジュールは、ホトダイオード61のカソード側にはサージ保護用の容量62,67及び過電流防止用抵抗63を介して定電圧源64が接続され、アノード側にはトランスインピーダンスアンプ65の入力端子が接続され、トランスインピーダンスアンプ65には、信号速度切替え端子66が接続され、また、トランスインピーダンスアンプ65からは出力端子が出ている構成となっている。
Conventionally, as a multi-rate optical reception technique, a configuration having a signal speed switching terminal has been used so that a desired operation according to the signal speed of a received optical signal can be performed (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document below). Reference 1).
FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional receiving module.
As shown in FIG. 6, in the conventional receiving module, a constant voltage source 64 is connected to the cathode side of the photodiode 61 via surge protection capacitors 62 and 67 and an overcurrent prevention resistor 63, and to the anode side. An input terminal of the transimpedance amplifier 65 is connected, a signal speed switching terminal 66 is connected to the transimpedance amplifier 65, and an output terminal is output from the transimpedance amplifier 65.

一般的に受信器の性能指標として、利得と帯域の積(=GB積)がよく用いられ、信号速度が遅いシステムでは高い受信感度、信号速度が速いシステムでは広い受信帯域が要求される。つまり、従来のマルチレート光受信技術では、信号速度が遅い場合はトランスインピーダンスアンプ65に信号速度切替え信号が入力されると帰還抵抗を大きくして利得を高くし、信号速度が速い場合は帰還抵抗を小さくして受信帯域を広くする回路がトランスインピーダンスアンプ65の帰還抵抗部分に導入されている。これにより、従来のマルチレート光受信技術では、信号速度に応じて適切な受信を可能としている。   In general, a product of gain and band (= GB product) is often used as a performance index of a receiver. A system with low signal speed requires high reception sensitivity, and a system with high signal speed requires a wide reception band. That is, in the conventional multi-rate optical reception technology, when the signal speed is low, the feedback resistance is increased by increasing the feedback resistance when the signal speed switching signal is input to the transimpedance amplifier 65, and when the signal speed is high, the feedback resistance is increased. A circuit that widens the reception band by reducing the frequency is introduced in the feedback resistance portion of the transimpedance amplifier 65. As a result, the conventional multi-rate optical reception technology enables appropriate reception according to the signal speed.

特開2004−274173号公報JP 2004-274173 A 田中啓二、外9名、「マルチレート対応小型プラガブル光リンクの技術開発」、SEIテクニカルレビュー、第172号、2008年1月、p.133−138Keiji Tanaka and nine others, “Technological Development of Multi-rate Compact Pluggable Optical Link”, SEI Technical Review, No. 172, January 2008, p. 133-138

光アクセスシステムにおいては、近年の高速化の流れにしたがい、信号速度10Gbpsを基本とした10GE−PON(Gigabit Ethernet(登録商標)−Passive Optical Network)システムの標準化が進められている。この標準化の中では、既存のGE−PONシステムと混在した形での適用も提案されており、この形態では、基地局側の受信モジュールには低速と高速の光信号を共に受信可能なマルチレート光受信機能が必要とされている。   In the optical access system, standardization of a 10GE-PON (Gigabit Ethernet (registered trademark) -Passive Optical Network) system based on a signal speed of 10 Gbps is being advanced in accordance with the recent trend toward higher speeds. In this standardization, application in a form mixed with an existing GE-PON system has also been proposed. In this form, a multi-rate capable of receiving both low-speed and high-speed optical signals in the receiving module on the base station side. An optical reception function is required.

このような1Gbps/10Gbps混在のPONシステムに用いる受信モジュールには、マルチレート対応の受信動作のみならず、低コストで、且つ、制御回路からの操作性(オペラビリティ)が高いことも強く求められる。しかしながら、上述した従来の制御信号を必要とするマルチレート対応の受信モジュールでは、モジュールの構成や制御方法が複雑になり、マルチレート対応の受信モジュール、及び、それを用いた伝送装置全体のコスト増の要因となっている。   A receiving module used in such a 1 Gbps / 10 Gbps mixed PON system is strongly required not only to perform a multi-rate compatible receiving operation, but also to be low in cost and have high operability from a control circuit. . However, the conventional multi-rate reception module that requires the control signal described above complicates the configuration and control method of the module, which increases the cost of the multi-rate reception module and the entire transmission apparatus using the multi-rate reception module. It is a factor of.

以上のことから、本発明は、上述した従来技術における問題点を解消するものであって、受信速度に応じて最適な受信を行う場合において、従来必要であった信号速度切替え端子が不要で、複雑なモジュール構成や複雑な制御の不要な、低コストでマルチレートに対応可能な受信モジュールを提供することを目的とする。   From the above, the present invention solves the above-described problems in the prior art, and in the case of performing optimal reception according to the reception speed, the signal speed switching terminal that was conventionally required is unnecessary, It is an object of the present invention to provide a receiving module that does not require a complicated module configuration or complicated control, and can support multirate at a low cost.

上記の課題を解決する第1の発明に係る受信モジュールは、
受信した光信号を電気信号に変換する光受光素子と、
変換された電気信号を増幅する電気増幅素子と
を備える受信モジュールにおいて、
前記電気増幅素子は、信号速度の異なる2つの光信号の両方を一つの電気増幅素子で対応できるよう、各光信号の信号速度に適した利得及び各光信号の周波数帯域を有する信号増幅特性を加算した周波数特性を備え、
前記光信号は、NRZ方式で変調され、かつ、光信号ごとに1.25Gbpsと10.3125Gbpsのどちらか一方の信号速度で送信されるマルチレート信号であり、
前記各光信号の信号速度に適した利得は、前記10.3125Gbpsの信号速度に対する利得よりも前記1.25Gbpsの信号速度に対する利得の方が高く、
前記各光信号の周波数帯域を有する信号増幅特性は、前記10.3125Gbpsの信号速度に対しては少なくとも周波数3GHzから8GHzまで利得がフラットであり、前記1.25Gbpsの信号速度に対しては少なくとも周波数0GHzからNRZ方式で変調された1.25Gbpsの信号を通すのに必要な周波数までは利得がフラットで、かつ、周波数1.5GHz以下である
ことを特徴とする。
A receiving module according to a first invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
A light receiving element that converts the received optical signal into an electrical signal;
In a receiving module comprising an electrical amplifying element that amplifies the converted electrical signal,
The electrical amplifying element, to accommodate both the two optical signals different Do that the signal speed in one of the electric amplifier element, the signal amplification characteristic having a frequency band of the gain and the optical signal suitable for signal speed of the optical signal Bei to give a frequency characteristic obtained by adding a,
The optical signal is a multi-rate signal that is modulated by the NRZ method and transmitted at a signal speed of either 1.25 Gbps or 10.3125 Gbps for each optical signal;
The gain suitable for the signal speed of each optical signal is higher for the signal speed of 1.25 Gbps than the gain for the signal speed of 10.3125 Gbps,
The signal amplification characteristic having the frequency band of each optical signal has a flat gain from at least a frequency of 3 GHz to 8 GHz for the signal speed of 10.3125 Gbps, and at least a frequency for the signal speed of 1.25 Gbps. The gain is flat up to a frequency required to pass a signal of 1.25 Gbps modulated by NRZ system from 0 GHz, and the frequency is 1.5 GHz or less .

上記の課題を解決する第2の発明に係る受信モジュールは、第1の発明に係る受信モジュールにおいて、
前記電気増幅素子は、前記利得及び前記周波数帯域の異なる少なくとも2つのトランスインピーダンスアンプを並列に配置又は並列と直列とを組み合わせて配置して構成される
ことを特徴とする。
A receiving module according to a second invention that solves the above problem is the receiving module according to the first invention,
The electric amplifying element is configured by arranging at least two transimpedance amplifiers having different gains and frequency bands in parallel or in combination of parallel and series.

上記の課題を解決する第3の発明に係る受信モジュールは、第1の発明に係る受信モジュールにおいて、
前記電気増幅素子は、少なくとも1つのトランスインピーダンスアンプで構成され、該トランスインピーダンスアンプにおける帰還回路を1つ又は複数の受動素子及び能動素子を組み合わせて構成する
ことを特徴とする。
A receiving module according to a third invention for solving the above problem is the receiving module according to the first invention,
The electrical amplifying element includes at least one transimpedance amplifier, and a feedback circuit in the transimpedance amplifier is configured by combining one or more passive elements and active elements.

上記の課題を解決する第4の発明に係る受信モジュールは、第3の発明に係る受信モジュールにおいて、
少なくとも2つの前記電気増幅素子を並列に配置又は並列と直列とを組み合わせて配置した回路構成が1つのモノシリック集積回路上に形成される
ことを特徴とする。
A receiving module according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is the receiving module according to the third invention,
A circuit configuration in which at least two of the electric amplifying elements are arranged in parallel or a combination of parallel and series is formed on one monolithic integrated circuit.

本発明に係る受信モジュールによれば、信号速度の異なる少なくとも2つの光信号に対して、各光信号の信号速度に適した利得及び各光信号の周波数帯域を有する信号増幅特性を加算した周波数特性を有する電気増幅素子を構成することにより、信号速度に応じて前記電気増幅素子の利得及びその周波数帯域を切り替えるための制御信号を入力することなく複数の信号速度に対応することが可能となり、モジュールの構成の簡素化を図ることができる。また、制御信号に係る制御回路を省略することが可能となり、低コスト化、且つ、動作の安定化を図ることができる。   According to the receiving module of the present invention, a frequency characteristic obtained by adding a signal amplification characteristic having a gain suitable for the signal speed of each optical signal and a frequency band of each optical signal to at least two optical signals having different signal speeds. It is possible to cope with a plurality of signal speeds without inputting a control signal for switching the gain of the electric amplification element and its frequency band according to the signal speed. Simplification of the configuration can be achieved. Further, a control circuit related to the control signal can be omitted, so that the cost can be reduced and the operation can be stabilized.

また、前記電気増幅素子において、利得及びその周波数帯域の異なる少なくとも2つのトランスインピーダンスアンプを並列に配置又は並列と直列とを組み合わせて配置して構成することにより、各トランスインピーダンスアンプの特性の和に相当する各信号速度に適した利得及びその周波数帯域を有する信号増幅特性を加算した周波数特性を実現することが可能なため、構成が簡単で設計性のよい安定した特性を得ることができる。   In the electrical amplifying element, at least two transimpedance amplifiers having different gains and their frequency bands are arranged in parallel or a combination of parallel and series, so that the sum of the characteristics of each transimpedance amplifier is obtained. Since it is possible to realize a frequency characteristic obtained by adding a gain suitable for each corresponding signal speed and a signal amplification characteristic having the frequency band, it is possible to obtain a stable characteristic with a simple configuration and good design.

また、前記電気増幅素子が少なくとも1つのトランスインピーダンスアンプで構成され、そのトランスインピーダンスアンプにおける帰還回路を1つ又は複数の受動素子及び能動素子を組み合わせて構成し、帰還率を信号速度に応じて変化させることにより各信号速度に適した利得及びその周波数特性を有するトランスインピーダンスアンプを構成することが可能となり、設計の自由度が増大し、多様な特性要求に応える設計が可能となる。   The electrical amplifying element is composed of at least one transimpedance amplifier, and a feedback circuit in the transimpedance amplifier is configured by combining one or more passive elements and active elements, and the feedback rate is changed according to the signal speed. By doing so, it becomes possible to configure a transimpedance amplifier having a gain suitable for each signal speed and its frequency characteristics, increasing the degree of freedom of design, and designing that meets various characteristics requirements.

また、少なくとも2つの電気増幅素子を並列に配列又は並列と直列とを組み合わせて配列した回路構成が1つのモノシリック集積回路上に形成されているため、少なくとも2つの電気増幅素子の特性の和に相当する各信号速度に適した利得及びその周波数帯域を有する信号増幅特性を加算した周波数特性を実現することが可能となり、且つ、モノシリック化により小型、低消費電力化を図ることができる。   In addition, since a circuit configuration in which at least two electric amplifying elements are arranged in parallel or a combination of parallel and serial is formed on one monolithic integrated circuit, it corresponds to the sum of the characteristics of at least two electric amplifying elements. Therefore, it is possible to realize a frequency characteristic obtained by adding a gain suitable for each signal speed and a signal amplification characteristic having the frequency band, and to achieve a reduction in size and power consumption by monolithicization.

以下、本発明に係る受信モジュールの実施例について図面を参照して説明する。   Embodiments of a receiving module according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例に係る受信モジュールを示した模式図である。
図1に示すように、本発明に係る受信モジュールは、ホトダイオード11、容量12,17、固定抵抗13、定電圧源14、トランスインピーダンスアンプ15,16とにより構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a receiving module according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the receiving module according to the present invention includes a photodiode 11, capacitors 12 and 17, a fixed resistor 13, a constant voltage source 14, and transimpedance amplifiers 15 and 16.

ホトダイオード11のカソード側、つまりバイアス回路側には、ホトダイオード11と並列にサージ防止用の容量12、17が接続されており、ホトダイオード11と直列に過電流防止用の固定抵抗13とバイアス用の定電圧源14が接続されている。ここで、容量12,17としては、それぞれ容量100pF,0.1μF程度、固定抵抗13としては抵抗値2kΩ程度のものを使用している。   Capacitors 12 and 17 for preventing surges are connected in parallel with the photodiode 11 on the cathode side of the photodiode 11, that is, on the bias circuit side. A voltage source 14 is connected. Here, as the capacitors 12 and 17, capacitors of about 100 pF and 0.1 μF are used, respectively, and as the fixed resistor 13, resistors having a resistance value of about 2 kΩ are used.

そして、本願発明者は種々の検討を行った結果、信号速度の異なる2つの信号を受信する場合において、各信号速度に応じて利得及び周波数帯域を最適化したトランスインピーダンスアンプ15,16を、ホトダイオード11のアノード側に並列に接続することによって、異なる受信信号に対しても最適な感度が得られることを見出し、本願発明を成すに至った。なお、具体的な各トランスインピーダンスアンプ15,16の設計は、汎用の回路シミュレータ等の汎用ツールを用いることにより設計することが可能である。また、ここでは、信号速度の異なる2つの信号を受信する構成について説明するが、信号速度の異なる3つ以上の信号を受信する構成とすることも可能である。   As a result of various studies, the inventor of the present application, when receiving two signals having different signal speeds, transimpedance amplifiers 15 and 16 having optimized gains and frequency bands in accordance with the respective signal speeds, By connecting in parallel to the anode side of 11, it was found that optimum sensitivity can be obtained even for different received signals, and the present invention has been achieved. The specific design of the transimpedance amplifiers 15 and 16 can be designed by using a general-purpose tool such as a general-purpose circuit simulator. In addition, although a configuration in which two signals having different signal speeds are received will be described here, a configuration in which three or more signals having different signal speeds are received may be employed.

図2は、本発明の第1の実施例に係る受信モジュールの受信利得の周波数依存性を示した図である。なお、図2においては、実際に試作した受信モジュールの周波数特性を示すものであって、横軸に周波数、縦軸に利得を取っている。また、本試作の受信モジュールでは、信号周波数1.25Gbps及び10.3Gbpsの異なる2種類の信号を受信できるように各周波数でトランスインピーダンスアンプを最適化している。   FIG. 2 is a diagram illustrating the frequency dependence of the reception gain of the reception module according to the first embodiment of the present invention. Note that FIG. 2 shows the frequency characteristics of an actually manufactured reception module, where the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents gain. Further, in the prototype receiving module, the transimpedance amplifier is optimized at each frequency so that two types of signals having different signal frequencies of 1.25 Gbps and 10.3 Gbps can be received.

図2に示すように、本実施例に係る受信モジュールでは、1.5GHz程度までは利得が70dBΩと大きいが、1.5GHzより周波数が高くなると利得が急激に小さくなり、3GHzから8GHz程度までは利得が65dBΩ程度とほぼ一定となり、8GHzを越えると利得が周波数増加と共に減少するといった周波数特性が得られている。   As shown in FIG. 2, in the receiving module according to the present embodiment, the gain is as large as 70 dBΩ up to about 1.5 GHz, but the gain decreases drastically when the frequency becomes higher than 1.5 GHz, and from 3 GHz to about 8 GHz. A frequency characteristic is obtained in which the gain is almost constant at about 65 dBΩ and the gain decreases with increasing frequency when the frequency exceeds 8 GHz.

このような周波数特性を有する受信モジュールが、最適な受信感度特性を有しているかどうか確かめるために、1.25Gbps及び10.3Gbpsで変調した光源を用いて、ビット誤り率測定を行った。光源の変調方式は、NRZ方式とし、信号形式は疑似ランダム信号、1.25Gbpsでは段数7段、10.3Gbpsでは段数31段、マーク率は50%とした。   In order to confirm whether or not the receiving module having such frequency characteristics has an optimum receiving sensitivity characteristic, a bit error rate measurement was performed using a light source modulated at 1.25 Gbps and 10.3 Gbps. The modulation method of the light source is the NRZ method, the signal format is a pseudo-random signal, the number of stages is 7 for 1.25 Gbps, 31 is the stage for 10.3 Gbps, and the mark rate is 50%.

図3は、本発明の第1の実施例に係る受信モジュールのビット誤り率の受信電力依存性を示した図である。なお、図3においては、各信号速度でのビット誤り率の測定結果を示すものであって、横軸に平均受信電力、縦軸にビット誤り率を取っている。   FIG. 3 is a diagram illustrating the dependence of the bit error rate on the reception power of the reception module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the measurement result of the bit error rate at each signal speed, with the horizontal axis representing the average received power and the vertical axis representing the bit error rate.

図3に示すように、本実施例に係る受信モジュールでは、受信電力が小さいとビット誤り率が大きくなっているが、受信電力が大きくなってくると、ビット誤り率は小さくなっている。1.25Gbpsでの最小受信感度(10-12での受信電力)は−30dBm、一方10.3Gbpsでの最小受信感度は−20.5dBmが得られた。 As shown in FIG. 3, in the receiving module according to the present embodiment, the bit error rate increases when the received power is low, but the bit error rate decreases as the received power increases. The minimum receiving sensitivity (receiving power at 10 −12 ) at 1.25 Gbps was −30 dBm, while the minimum receiving sensitivity at 10.3 Gbps was −20.5 dBm.

本試作の受信モジュールでは、1.5GHz程度の比較的低い周波数帯域において高く利得を設定できているため、信号速度が遅い場合(例えば、1.25Gbps)には、高い受信感度が得られている。一方で、3〜8G程度までは比較的利得は小さいが、広い帯域が得られているため、信号速度が速い場合(例えば、10.3Gbps)においても比較的高い受信感度が得られた。   In this prototype receiving module, a high gain can be set in a relatively low frequency band of about 1.5 GHz, so that when the signal speed is low (for example, 1.25 Gbps), high receiving sensitivity is obtained. . On the other hand, although the gain is relatively small up to about 3 to 8G, a wide band is obtained, so that a relatively high reception sensitivity is obtained even when the signal speed is high (for example, 10.3 Gbps).

以上、説明したように、本実施例に係る受信モジュールによれば、利得及び周波数帯域の異なる2つのトランスインピーダンス15,16を並列に接続することによって、2つの信号速度に適した周波数特性を得ることが可能となり、従来必要であった信号速度切替え信号によるトランスインピーダンスアンプの帰還抵抗の切替えが不要な、マルチレート対応の受信モジュールを実現することができる。なお、ここでは、利得及び周波数帯域の異なる2つのトランスインピーダンス15,16を用いる構成について説明するが、3つ以上のトランスインピーダンスを用いる構成とすることも可能である。   As described above, according to the receiving module according to the present embodiment, two transimpedances 15 and 16 having different gains and frequency bands are connected in parallel to obtain frequency characteristics suitable for two signal speeds. Therefore, it is possible to realize a multi-rate compatible receiving module that does not require switching of the feedback resistance of the transimpedance amplifier by a signal speed switching signal that has been conventionally required. Here, a configuration using two transimpedances 15 and 16 having different gains and frequency bands will be described, but a configuration using three or more transimpedances is also possible.

また、上述した例においては、2つの異なるシングルエンドのトランスインピーダンスアンプ受信モジュールを並列接続したが、差動のトランスインピーダンスアンプを接続して構成してもよい。
図4は、本発明の第1の実施例に係る受信モジュールの差動出力形態を示した模式図である。
図4に示すように、本実施例に係る受信モジュールの差動出力形態においては、受信信号速度よりも広い周波数帯域を有する差動のトランスインピーダンスアンプ45の正相出力に低速の信号速度に最適化した差動のトランスインピーダンスアンプ46を接続し、逆相出力に高速の信号に最適化した差動のトランスインピーダンスアンプ47を接続し、トランスインピーダンスアンプ46,47の正相及び逆相の出力端子をそれぞれ接続する構成とした。
In the example described above, two different single-ended transimpedance amplifier receiving modules are connected in parallel, but a differential transimpedance amplifier may be connected.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a differential output form of the receiving module according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, in the differential output form of the receiving module according to the present embodiment, the positive phase output of the differential transimpedance amplifier 45 having a frequency band wider than the received signal speed is optimal for a low signal speed. The differential transimpedance amplifier 46 is connected, the differential transimpedance amplifier 47 optimized for a high-speed signal is connected to the negative phase output, and the positive and negative phase output terminals of the transimpedance amplifiers 46 and 47 are connected. Are connected to each other.

本実施例に係る受信モジュールの差動出力形態によれば、差動のトランスインピーダンスアンプ45〜47を用いることによって、受信モジュールのノイズ耐性が上がり、より受信感度を高くすることができるというメリットも有する。   According to the differential output form of the receiving module according to the present embodiment, by using the differential transimpedance amplifiers 45 to 47, the noise tolerance of the receiving module is increased and the reception sensitivity can be further increased. Have.

なお、ここでは、電気信号増幅器としてトランスインピーダンスアンプを例に挙げたが、これに制限を受けることなく、ハイインピーダンスアンプや分布型増幅器等、種々のアンプを組み合わせて設計するものとしてもよい。また、単純な並列接続ではなく、直列接続と並列接続とを種々組み合わせて、所望の増幅周波数帯域を設定することも可能であることは言うまでもない。また、少なくとも2つの電気増幅素子を並列に配列又は並列と直列とを組み合わせて配列した回路構成を1つのモノシリック集積回路上に形成するようにすることも可能である。   Here, a transimpedance amplifier has been described as an example of an electric signal amplifier, but the present invention is not limited to this, and various amplifiers such as a high impedance amplifier and a distributed amplifier may be designed. It goes without saying that a desired amplification frequency band can be set by various combinations of series connection and parallel connection instead of simple parallel connection. It is also possible to form a circuit configuration in which at least two electric amplifying elements are arranged in parallel or in a combination of parallel and series on one monolithic integrated circuit.

また、詳細については特に明記していないが、光パケット通信やPON等で信号速度が同一で光強度が異なるバースト光信号を受信する場合に、利得切替え等の動作切替えに必要なリセット信号端子を本実施例に係る受信モジュールに設けた構造も、実用上、有益であることも付言しておく。   In addition, although details are not specified in particular, a reset signal terminal required for operation switching such as gain switching is provided when receiving burst optical signals having the same signal speed and different light intensity in optical packet communication or PON. It should also be noted that the structure provided in the receiving module according to the present embodiment is also useful in practice.

図5は、本発明の第2の実施例に係る受信モジュールの利得が信号速度に応じて変化する形態を示した模式図である。
図5に示すように、本実施例に係る受信モジュールは、ホトダイオード11のアノード側に接続されたトランスインピーダンスアンプ51の帰還抵抗部分にローパスフィルタを設けている。このトランスインピーダンスアンプ51は、オペアンプ52の出力端子側から抵抗53が接続され、さらに抵抗54と容量55との並列回路が抵抗53に直列に接続されて、オペアンプ52の入力端子側に帰還されている構成となっている。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a form in which the gain of the receiving module according to the second embodiment of the present invention changes according to the signal speed.
As shown in FIG. 5, the receiving module according to the present embodiment is provided with a low-pass filter in the feedback resistor portion of the transimpedance amplifier 51 connected to the anode side of the photodiode 11. In this transimpedance amplifier 51, a resistor 53 is connected from the output terminal side of the operational amplifier 52, and a parallel circuit of a resistor 54 and a capacitor 55 is connected in series to the resistor 53 and fed back to the input terminal side of the operational amplifier 52. It is the composition which is.

ここで、例えば、抵抗53を400kΩ、抵抗54を800Ω、容量55を0.2pFとした場合、1GHzではトランスインピーダンス利得58dBΩ程度が得られ、10GHzでは53dBΩ程度が得られる。このように、トランスインピーダンスアンプ51の帰還抵抗の代りに、ローパスフィルタを用いることによって、低速の信号に対しては利得を高く設定することができ、高速の信号に対しては利得を小さく設定することができるので、信号速度に応じて適切な受信設定を行うことが可能となる。   Here, for example, when the resistance 53 is 400 kΩ, the resistance 54 is 800 Ω, and the capacitance 55 is 0.2 pF, a transimpedance gain of about 58 dBΩ is obtained at 1 GHz, and about 53 dBΩ is obtained at 10 GHz. Thus, by using a low-pass filter instead of the feedback resistor of the transimpedance amplifier 51, the gain can be set high for a low-speed signal, and the gain is set small for a high-speed signal. Therefore, it is possible to perform an appropriate reception setting according to the signal speed.

なお、上述したローパスフィルタの構成は一例を示したものであって、この構成に限定されるものではなく、各種の抵抗や容量などの受動素子やトランジスタなどの能動素子を適宜組み合わせることによって、ローパスフィルタを構成することが可能である。また、各種素子のパラメータは、汎用の回路シミュレータにより設計することが可能である。   Note that the configuration of the low-pass filter described above is an example, and is not limited to this configuration. By appropriately combining passive elements such as various resistors and capacitors and active elements such as transistors, a low-pass filter is provided. It is possible to configure a filter. Various element parameters can be designed by a general-purpose circuit simulator.

以上説明した本発明に係る受信モジュールの構成は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の範囲及び本発明の精神を逸脱することなく様々に変形が可能であるということは、当該技術分野における常識的な知識を持つものには明らかであり、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきものである。   The configuration of the receiving module according to the present invention described above is not limited to the configuration described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention and the spirit of the present invention. It is obvious to those who have common knowledge in the technical field, and the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but is defined within the scope of the claims and equivalents thereof. It should be.

以上のように、本発明に係る受信モジュールは、受信した光信号を電気信号に変換する光受光素子と、変換された電気信号を増幅する電気増幅素子とを備える受信モジュールにおいて、前記電気増幅素子は、信号速度の異なる少なくとも2つの光信号に対して、各光信号の信号速度に適した利得及び各光信号の周波数帯域を有する信号増幅特性を加算した周波数特性を備えることにより、信号速度に応じて前記電気増幅素子の利得及びその周波数帯域を切り替えるための制御信号を入力することなく複数の信号速度に対応することが可能となり、モジュールの構成の簡素化を図ることができる。また、制御信号に係る制御回路を省略することが可能となり、低コスト化、且つ、動作の安定化を図ることができる。   As described above, the receiving module according to the present invention includes a light receiving element that converts a received optical signal into an electric signal, and an electric amplifying element that amplifies the converted electric signal. Has a frequency characteristic obtained by adding a gain suitable for the signal speed of each optical signal and a signal amplification characteristic having a frequency band of each optical signal to at least two optical signals having different signal speeds. Accordingly, it is possible to cope with a plurality of signal speeds without inputting a control signal for switching the gain of the electric amplifying element and its frequency band, and the configuration of the module can be simplified. Further, a control circuit related to the control signal can be omitted, so that the cost can be reduced and the operation can be stabilized.

したがって、本発明によれば、受信速度に応じて最適な受信を行う場合において、従来必要であった信号速度切替え端子不要で、複雑なモジュール構成や複雑な制御の不要な、低コストでマルチレートに対応可能な受信モジュールを実現することが可能となる。   Therefore, according to the present invention, when performing optimal reception according to the reception speed, a signal speed switching terminal, which is conventionally required, is unnecessary, a complicated module configuration and complicated control are not required, and low cost multirate Can be realized.

本発明の第1の実施例に係る受信モジュールを示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the receiving module which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る受信モジュールの受信利得の周波数依存性を示した図である。It is the figure which showed the frequency dependence of the reception gain of the receiving module which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る受信モジュールのビット誤り率の受信電力依存性を示した図である。It is the figure which showed the received power dependence of the bit error rate of the receiving module which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る受信モジュールの差動出力形態を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the differential output form of the receiving module which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る受信モジュールの利得が信号速度に応じて変化する形態を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the form from which the gain of the receiving module which concerns on 2nd Example of this invention changes according to a signal speed. 従来の受信モジュールを示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the conventional receiving module.

符号の説明Explanation of symbols

11 ホトダイオード
12,17 容量
13 抵抗
14 定電圧源
15,16 トランスインピーダンスアンプ
45,46,47 差動トランスインピーダンスアンプ
51 トランスインピーダンスアンプ
52 オペアンプ
53,54 抵抗
55 容量
61 ホトダイオード
62,67 容量
63 抵抗
64 定電圧源
65 トランスインピーダンスアンプ
66 信号速度切替え端子
11 Photodiode 12, 17 Capacitor 13 Resistor 14 Constant voltage source 15, 16 Transimpedance amplifier 45, 46, 47 Differential transimpedance amplifier 51 Transimpedance amplifier 52 Operational amplifier 53, 54 Resistor 55 Capacitor 61 Photodiode 62, 67 Capacitor 63 Resistor 64 Constant Voltage source 65 Transimpedance amplifier 66 Signal speed switching terminal

Claims (4)

受信した光信号を電気信号に変換する光受光素子と、
変換された電気信号を増幅する電気増幅素子と
を備える受信モジュールにおいて、
前記電気増幅素子は、信号速度の異なる2つの光信号の両方を一つの電気増幅素子で対応できるよう、各光信号の信号速度に適した利得及び各光信号の周波数帯域を有する信号増幅特性を加算した周波数特性を備え、
前記光信号は、NRZ方式で変調され、かつ、光信号ごとに1.25Gbpsと10.3125Gbpsのどちらか一方の信号速度で送信されるマルチレート信号であり、
前記各光信号の信号速度に適した利得は、前記10.3125Gbpsの信号速度に対する利得よりも前記1.25Gbpsの信号速度に対する利得の方が高く、
前記各光信号の周波数帯域を有する信号増幅特性は、前記10.3125Gbpsの信号速度に対しては少なくとも周波数3GHzから8GHzまで利得がフラットであり、前記1.25Gbpsの信号速度に対しては少なくとも周波数0GHzからNRZ方式で変調された1.25Gbpsの信号を通すのに必要な周波数までは利得がフラットで、かつ
、周波数1.5GHz以下である
ことを特徴とする受信モジュール。
A light receiving element that converts the received optical signal into an electrical signal;
In a receiving module comprising an electrical amplifying element that amplifies the converted electrical signal,
The electrical amplifying element, to accommodate both the two optical signals different Do that the signal speed in one of the electric amplifier element, the signal amplification characteristic having a frequency band of the gain and the optical signal suitable for signal speed of the optical signal Bei to give a frequency characteristic obtained by adding a,
The optical signal is a multi-rate signal that is modulated by the NRZ method and transmitted at a signal speed of either 1.25 Gbps or 10.3125 Gbps for each optical signal;
The gain suitable for the signal speed of each optical signal is higher for the signal speed of 1.25 Gbps than the gain for the signal speed of 10.3125 Gbps,
The signal amplification characteristic having the frequency band of each optical signal has a flat gain from at least a frequency of 3 GHz to 8 GHz for the signal speed of 10.3125 Gbps, and at least a frequency for the signal speed of 1.25 Gbps. The gain is flat from 0 GHz to the frequency required to pass a 1.25 Gbps signal modulated by the NRZ system, and
The receiving module is characterized by having a frequency of 1.5 GHz or less .
前記電気増幅素子は、前記利得及び前記周波数帯域の異なる少なくとも2つのトランスインピーダンスアンプを並列に配置又は並列と直列とを組み合わせて配置して構成されることを特徴とする請求項1に記載の受信モジュール。   2. The reception according to claim 1, wherein the electric amplifying element is configured by arranging at least two transimpedance amplifiers having different gains and frequency bands in parallel or in combination of parallel and series. module. 前記電気増幅素子は、少なくとも1つのトランスインピーダンスアンプで構成され、該トランスインピーダンスアンプにおける帰還回路を1つ又は複数の受動素子及び能動素子を組み合わせて構成する
ことを特徴とする請求項1に記載の受信モジュール。
The electrical amplification element is configured by at least one transimpedance amplifier, and a feedback circuit in the transimpedance amplifier is configured by combining one or more passive elements and active elements. Receive module.
少なくとも2つの前記電気増幅素子を並列に配置又は並列と直列とを組み合わせて配置した回路構成が1つのモノシリック集積回路上に形成される
ことを特徴とする請求項3に記載の受信モジュール。
4. The receiving module according to claim 3, wherein a circuit configuration in which at least two of the electric amplifying elements are arranged in parallel or a combination of parallel and series is formed on one monolithic integrated circuit.
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